(高清版)GBT 25217.14-2020 沖擊地壓測定、監(jiān)測與防治方法 第14部分：頂板水壓致裂防治方法

GB/T25217.14—2020第14部分：頂板水壓致裂防治方法Part14:Preventionmethodofroofhydraulicfracturing國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會IGB/T25217.14—2020 第3部分：煤巖組合試件沖擊傾向性分類及指數(shù)的測定方法：—第5部分：地音監(jiān)測方法；——第7部分：采動應力監(jiān)測方法；——第8部分：電磁輻射監(jiān)測方法； 第9部分：煤層注水防治方法；——第10部分：煤層鉆孔卸壓防治方法； 第11部分：煤層卸載爆破防治方法：——第12部分：開采保護層防治方法；--—第13部分：頂板深孔爆破防治方法；本部分為GB/T25217的第14部分。本部分按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起本部分由中國煤炭工業(yè)協(xié)會提出并歸口。1GB/T25217.14—2020第14部分：頂板水壓致裂防治方法GB/T25217的本部分規(guī)定了沖擊地壓頂板水壓致裂防治方法的術語和定義、儀器與設備、頂板水本部分適用于沖擊地壓頂板水壓致裂防治方法。2規(guī)范性引用文件下列文件中對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本GB/T23561.10—2010煤和巖石物理力學性質測定方法第10部分：煤和巖石抗拉強度測定方法GB/T25217.1—2010沖擊地壓測定、監(jiān)測與防治方法第1部分：頂板巖層沖擊傾向性分類及指數(shù)的測定方法3.13.2頂板斷裂與能量釋放的防沖技術。3.4定向預裂縫directionalinitialcrack3.5能夠完成定向預裂縫切割的鉆具。GB/T25217.14—20203.63.73.8安裝在致裂孔中，用于對致裂段進行密封的裝置。致裂孔fracturingborehole實施致裂工作的鉆孔。檢測孔detectionborehole在致裂孔附近施工的鉆孔，用于窺視或觀測致裂液體的流出，確定致裂擴展范圍與效果。4儀器與設備4.1儀器設備4.2儀器技術指標4.2.1高壓大流量泵的額定壓力應大于理論計算出的致裂壓力，計算公式參見附錄A,流量不應小于4.2.2高壓管路額定工作壓力不應小于泵站額定壓力的1.5倍。4.2.3封孔器額定工作壓力不應小于致裂壓力的1.1倍。4.2.4割縫刀具切割出的定向預裂縫直徑不小于鉆孔直徑的2倍。5頂板水壓致裂條件5.1頂板水壓致裂適用巖層5.1.1直接水壓致裂與定向水壓致裂適用于頂板巖層單層厚度大于2m的硬質巖巖層。5.1.2定向水壓致裂段巖層應為無顯著裂隙、軟弱夾層等的均一、完整巖層。5.2頂板水壓致裂基礎資料5.2.1致裂地點頂板巖層鉆孔柱狀圖與巖層等厚線圖應準備完備。5.2.2待壓裂頂板應按照GB/T23561.10—2010的規(guī)定進行抗拉強度測試。5.2.3待壓裂頂板應按照GB/T25217.1—2010的規(guī)定進行沖擊傾向性測試。5.2.4聯(lián)接管路應進行密封性能試驗，試驗壓力不小于致裂壓力。5.3頂板水壓致裂適用條件5.3.1受堅硬頂板影響的具有中等沖擊危險及以上的區(qū)域，可實施頂板水壓致裂，并超前工作面150m完成致裂工作。5.3.2工作面回采過程中監(jiān)測頂板活動劇烈、沖擊危險等級提高時，對監(jiān)測異常區(qū)域范圍內實施頂板水壓致裂，實施期間停止工作面回采。2GB/T25217.14—20206直接水壓致裂方法6.1方案設計6.1.1直接水壓致裂的設計與實施應編制專門方案，內容包括施工地點地質情況與圖紙、所需儀器設6.1.2直接水壓致裂可對頂板進行水平分層致裂、傾斜致裂、水平分層與傾斜綜合致裂，參見附錄B所示。6.1.3致裂孔間距不宜大于平均致裂直徑的0.8倍。6.1.4加壓系統(tǒng)宜采用雙回路加壓，分別向封孔器和加壓段施加壓力。6.2工藝流程致裂孔直徑應大于封孔器外徑、小于封孔器最大膨脹直徑2mm以上。鉆孔壁不應出現(xiàn)螺紋與臺直接水壓致裂宜采用雙回路雙端封孔方式，將兩個封孔器串接并高壓泵相連，對封孔器進行注液加所有管路連接安裝牢靠后啟動高壓泵，管路連接參見附錄C。向壓裂段施加水壓，按理論計算的致裂壓力穩(wěn)定升壓，加壓時應觀察壓力表的變化。當壓力出現(xiàn)明顯下降時，可判斷頂板被致裂。如附近有檢測孔，致裂液擴展至檢測孔后即可停止加壓。如沒有檢測孔，壓裂后繼續(xù)加壓，如壓力下降后又升壓，需繼續(xù)加壓直到再下降時停止，加壓時間一般不小于10min。6.2.4首次使用致裂半徑確定與檢驗在致裂孔附近施工檢測孔，深度應大于致裂孔至少1m,角度應與致裂孔平行。觀測檢測孔中是否有致裂液體流出，判斷致裂半徑大小。應進行3次以上致裂試驗，且每次致裂不應相互影響，一次致裂范圍，同時記錄不同致裂半徑下所需要的加壓時間。6.2.5正常致裂期間效果檢驗致裂完成后，當前一個致裂孔中有致裂液流出時，或超過設計半徑處頂板錨桿、錨索滲出致裂液體，表明致裂效果良好。直接水壓致裂施工工藝流程見圖1所示，致裂施工記錄表參見附錄D。34GB/T25217.14—2020使用質測試致裂孔連接封孔器充水加壓注液壓裂裂半徑效果圖1直接水壓致裂施工工藝流程圖7定向水壓致裂方法7.1方案設計7.1.1定向水壓致裂的設計與實施應編制專門方案，內容包括施工地點地質情況與圖紙、所需儀器設7.1.2頂板定向水壓致裂可對頂板進行水平分層致裂、傾斜致裂、水平分層與傾斜綜合致裂，參見附錄B。7.1.3致裂孔間距不宜大于平均致裂直徑的0.8倍。7.1.4單孔多次致裂時應采用前進式致裂法，即從鉆孔淺部向深部逐次壓裂。7.1.5加壓系統(tǒng)宜采用單回路加壓，一道管路同時向封孔器和加壓段施加壓力。7.2定向水壓致裂流程致裂孔直徑應大于封孔器外徑、小于封孔器最大膨脹直徑2mm以上。鉆孔壁不應出現(xiàn)螺紋與臺7.2.2施工定向預裂縫致裂孔施工完成后，利用割縫刀具在鉆孔底部切割定向預裂縫。切割完成后使用鉆孔窺視儀進行將高壓管路與封孔器相連，將封孔器送入鉆孔中，封孔器端頭至定向預裂縫下部，管路連接參見附錄C。查看確認所有管路連接安裝牢靠后啟動高壓泵，按理論計算的致裂壓力穩(wěn)定升壓，加壓時應觀察壓力表變化。當壓力出現(xiàn)明顯下降時，可判斷頂板被致裂。如附近有檢測孔，致裂液擴展至檢測孔后即壓時間不宜不小于10min。7.2.4首次使用致裂半徑確定與檢驗在致裂孔附近施工檢測孔，應大于致裂孔至少1m,角度應與致裂孔平行。觀測檢測孔中是否有致裂液體流出，判斷致裂半徑大小。應進行3次以上致裂試驗，且每次致裂不應相互影響，一次致裂成功后，逐步增加檢測孔與致裂孔之間的距離，裂隙不能擴展至檢測孔后，可停止試驗，以確定致裂半徑范5GB/T25217.14—2020圍，同時記錄不同致裂半徑下所需要的加壓時間。7.2.5正常致裂期間效果檢驗致裂完成后，當前一個致裂孔中有致裂液流出時，或超過設計半徑處頂板錨桿、錨索滲表明致裂效果良好。定向水壓致裂施工工藝流程見圖2所示，致裂施工記錄表參見附錄D。裂半徑孔深、角度地質資料質測試向預裂向預裂縫效果致裂孔效果使用圖2定向水壓致裂施工工藝流程圖8效果檢驗8.1監(jiān)測致裂區(qū)域頂板的垮落步距、來壓強度與工作面工作阻力變化，當頂板運動強度減弱時，具有防9安全要求9.1高壓管路應正確連接。9.2致裂孔外懸露的高壓管應固定，防止封孔器失效時孔內高壓管路在高壓水作用下甩出。9.3液壓控制設備應布置在距離致裂孔不小于20m的地方。9.4在水壓致裂過程中，除操作人員外，其他人員應遠離水壓致裂孔至少50m。9.5操作人員以及水壓致裂過程的測量人員應位于支護條件良好的區(qū)域。9.6撤除期間不應站在鉆孔的正下方施工，防止高壓管路下滑傷人。9.7水壓致裂過程結束后，應檢查附近巷道內的錨桿錨索狀態(tài)，排除可能存在的頂板離層垮落危險。6GB/T25217.14—2020(資料性附錄)水壓致裂理論壓力A.1直接水壓致裂理論壓力宜按公式(A.1)計算：p?=1.3(3o?—σ?+R?)…………(A.1)式中：p?——直接水壓致裂所需啟動壓力估算值，單位為兆帕(MPa);o?——致裂點最大主應力，單位為兆帕(MPa);σ?———致裂點最小主應力，單位為兆帕(MR,——致裂點頂板巖層抗拉強度，單位為兆帕(MPa)。A.2定向水壓致裂理論壓力宜按公式(A.2)計算：p?=1.3(o?+R,)…………(A.2)式中：p?——定向水壓致裂所需啟動壓力估算值，單位為兆帕(MPa);o?——致裂點最大主應力，單位為兆帕(MPa);R,——致裂點頂板巖層抗拉強度，單位為兆帕(MPa)。7GB/T25217.14—2020(資料性附錄)頂板水壓致裂方式示意圖(工作面傾斜剖面)B.1頂板水平分層致裂示意圖見圖B.1。水乎致裂水平致裂致裂孔頂板巖層工作面煤體圖B.1頂板水平分層致裂示意圖B.2頂板傾斜致裂示意圖見圖B.2。傾斜致裂致裂孔頂板巖層工作面煤體圖B.2頂板傾斜致裂示意圖B.3頂板水平分層與傾斜綜合致裂示意圖見圖B.3。水平致裂傾斜致裂致裂孔頂板巖層工作面煤體圖B.3頂板水平分層與傾綜合斜致裂示意圖8GB/T25217.14—2020(資料性附錄)頂板水壓致裂管路連接示意圖C.1頂板水壓致裂管路連接示意圖見圖C.1。水管水箱高壓泵控制閥壓裂高壓管封孔器高壓管卸壓閥卸壓閥壓裂高壓管封孔器高壓管壓力表流量計圖C.1頂板水壓致裂管路連接示意圖C.2頂板定向水壓致裂管路連接示意圖見圖C.2。水管水箱控制閥卸壓閥封孔器圖C.2頂板定向水壓致裂管路連接示意圖9GB/T25217.14—202